(57)【要約】  【課題】  物理的なゆがみに対する耐久性があり、製造が容易で経済的な部品を提供する。  【解決手段】  熱可塑性又は熱硬化性の合成樹脂基板から形成され、水分に起因するひずみやゆがみに対する耐性を持つポリマー型部品である。樹脂基板の少なくとも前面には複合多層表面硬化コーティングを形成する。複合多層反射コーティングを加えてミラーとしてもよい。保護バックコート層をミラーの後ろ面に配置する。多層の耐候性コーティングをポリマー型ミラーの前面に施せばミラーの耐候性および耐久性が高まる。合成樹脂基板にコーティングした各種の層の透水特性は、合成樹脂基板の前面、後ろ面に達する水分がほぼ同量になるように選択する。ゾルゲルコーティングを用い、ジルコニア／二酸化ケイ素の勾配領域を作ることで単一の手順で複数の層を設けることができ、それと共に、疎水性または親水性の外表面が得られる。  【選択図】  図９
2005055860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面を有する合成樹脂基板と、
段階的勾配領域表面硬化コーティングと、を有し、
当該段階的勾配領域表面硬化コーティングは、合成樹脂基板の上に、ゾルゲルコーティングによって形成されており、当該ゾルゲルコーティングは、外側面に隣接する位置では高濃度のジルコニア／二酸化ケイ素粒子を有し、外側面と合成樹脂基板との間では、ジルコニア／二酸化ケイ素粒子の濃度が徐々に低くなっていき、
ジルコニア／二酸化ケイ素粒子はカソードおよびアノードのうち一方の極性を有し、耐摩耗性かつ耐水性のコーティングを提供すること、
を特徴とするポリマー型光学部品。
【請求項２】
第１の表面は、ジルコニア／二酸化ケイ素の化学吸収カソード層を有すること、
を特徴とする請求項１に記載のポリマー型光学部品。
【請求項３】
表面硬化コーティングは、３つの領域を備えており、
重量で約７５％のジルコニア／二酸化ケイ素粒子の濃度を有する外側面を含む第１の領域と、第１の領域に接する位置にあり、重量で約１０％のジルコニア／二酸化ケイ素粒子の濃度を有する第２の領域と、そして、合成樹脂基板に接する位置にあり、重量で約１５％のジルコニア／二酸化ケイ素粒子の濃度を有する第３の領域とを備えること、
を特徴とする請求項２に記載のポリマー型光学部品。
【請求項４】
合成樹脂基板は透明であり、多層反射コーティングが、合成樹脂基板の第２の表面に接する位置に設けられることで、ミラーを形成すること、
を特徴とする請求項３に記載のポリマー型光学部品。
【請求項５】
前記ミラーの外側後ろ面として形成された保護バックコート層をさらに有すること、
を特徴とする請求項４に記載のポリマー型光学部品。
【請求項６】
表面硬化コーティングは、カソードのジルコニア／二酸化ケイ素コロイド、および、アノードのジルコニア／二酸化ケイ素コロイドのうち一方の外側面を有することで、親水性コーティングを実現すること、
を特徴とする請求項４に記載のポリマー型光学部品。
【請求項７】
ポリマー型ミラーの形成方法であって、
予め定めた形状の合成樹脂基板を設けるステップと、
予め定めた前駆体濃度のジルコニア／二酸化ケイ素コロイド粒子を有する液体ゾルゲルを調合するステップと、
予め定めた前駆体濃度のジルコニア／二酸化ケイ素コロイド粒子を有する液体ゾルゲルを、予め定めた厚みになるまで、合成樹脂基板に塗布するステップと、
ジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド粒子を、液体ゾルゲルの中での移動および配向させ、後続の耐磨耗外側コーティングの形成を可能とするステップと、
液体ゾルゲルを硬化させて、ソリッドな耐磨耗外側コーティングを形成するステップと、
コーティング後の合成樹脂基板の一方の側に反射層を加えるステップと、
反射層を密封処理するステップと、を有することを特徴とする方法。
【請求項８】
液体ゾルゲルがポリシロキサンキャリアを含むこと、
を特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前駆体のジルコニア／二酸化ケイ素は、第１の領域として、外側面に接する位置に重量で約７５％の濃度の領域を成すこと、
を特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
ジルコニア／二酸化ケイ素の第２層は、第１の領域に接して、重量で約１０％の濃度の領域を成すこと、
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ジルコニア／二酸化ケイ素の第３の領域は、第２の領域と合成樹脂基板との間に、重量で約１５％の濃度の領域を成すこと、
を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
予め定めたｐＨ値の溶液を外側コーティングに塗布し、ジルコニア／二酸化ケイ素粒子をカソード性およびアノード性のいずれかにすることで、疎水性表面および親水性表面のいずれか一方を形成するステップ、をさらに有すること、
を特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
液体ゾルゲルを調合するステップにおいては、
テトラメトキシシランの部分加水分解物とＺｒＯ2前駆体を含む溶液とを混合して全ての水を消費させて、ＺｒＯ2が添加されたＳｉＯ2溶液を提供するサブステップと、
ＺｒＯ2が添加されたＳｉＯ2溶液をポリシロキサン液体キャリア内に分散させるサブステップと、が実行されること、
を特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
液体ゾルゲルを調合するステップにおいては、
水の中のテトラメトキシシランオリゴマーの完全加水分解物とＺｒＯ2前駆体を含む溶液とを極性溶剤の中で混合して、アナターゼ型のＺｒＯ2を提供するサブステップと、
アナターセ型ＺｒＯ2溶液をポリシロキサン液体キャリア内に分散させるサブステップと、が実行されること、
を特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
液体ゾルゲルを調合するステップにおいては、
安定化ｐＨ値「１」において、メタケイ素ナトリウムを水と混合するサブステップと、
かき混ぜながら塩化ジルコニルを加えるサブステップと、
混合物をエタノールの中で乳化させるサブステップと、
ヘキサメチレンテトラミンと尿素とを加えるサブステップと、
フィルタ処理とエタノールを用いた洗浄とを行って、アナターゼＺｒＯ2ゾルゲルを形成するサブステップと、そして、
アナターゼＺｒＯ2ゾルゲルをポリシロキサンキャリア内に分散させるサブステップと、が実行されること、
を特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、窓ガラスやミラーを含むポリマー型光学部品などの、コーティングされたプラスチック製基板に関し、さらに詳しく言えば、軽量で耐久性があり、磨耗やゆがみへの耐性を有する合成樹脂光学部品とそれを製造する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００２年６月２４日になされた、米国特許出願１０／１７７，６１４号（現在、米国特許６，６０１，９６０号として発行）の部分継続出願であり、そして、これはさらに、２００１年７月２７日になされた、米国特許出願０９／９１６，７７７号（現在、米国特許６，４０９，３５４号として発行）の部分継続出願であり、さらにこれは、２０００年８月２３日になされた、米国仮特許出願６０／２２７，１９４号からの転用である。
【０００３】
コーティングされたプラスチック製基板および光学部品は、様々な用途に広く使われている。軽量のプラスチック製基板を使用することは、望ましい場合も多いが、長期間使用する場合には問題が生じることもある。
ミラーは、典型的な形として、複数の薄膜を重ねた構造を有する。さらに詳しく言えば、ミラーは通常、ガラス製基板素材の上に複数の化合物を選択的に重ねて配置する形で形成される。通常、これらの層には、反射層と、当該反射層を覆う保護バックコート層とが含まれる。一般に、反射層は、アルミニウム、クロム、ロジウム、または銀の薄膜から形成される。産業分野の用途では、通常、反射率の高さおよびコストの低さを理由として、銀の代わりにアルミニウムが使われる。保護バックコート層は複数の機能を果たし、その中には反射層を湿気から守る機能などがある。こうした機能が必要とされるのは、反射層が、特にアルミニウムで形成されている場合、水分によって容易に腐食させられるからである。反射層が配置される基板の素材は、水分を透過するものであることが多いので、保護バックコート層については、実質的に水分を透過しないものとして、反射層を効果的に覆うようにすることが重要である。また、バックコート層は、例えば、空気中の粒子状物質の衝突のダメージなどに対する物理的なバリアとしても働く。よって、適切に構成され設けられたバックコート層は、耐久性のあるミラーの実現に役立つ。
【０００４】
ガラス製ミラーは製造コストが高いため、合成樹脂を基板の素材として耐久性が高く低コストであるプラスチック製ミラーを開発するための研究が広く行われてきた。さらに、合成樹脂ミラーは破砕しにくい性質を有するため、これを自動車に用いることは、自動車の安全性を高めるという目的のためには、従来のガラス製ミラーよりも好ましい。こうした研究は、力学的に安定し光学的にはほぼ透明な熱可塑性または熱硬化性樹脂（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など）を最大の焦点としてきた。そして、こうした努力の結果、樹脂基板素材上にアルミニウム反射素材と不透水性バックコート層とを重ねて配置する方法が開発された。
【０００５】
合成樹脂ミラーに関する最大の問題は、動作実用寿命がひどく短いことであり、それは、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂が有する吸湿しやすい性質に起因するミラーのひずみやゆがみが原因である。ガラス製のミラーとは違い、熱可塑性または熱硬化性の樹脂を基板素材にして形成されたミラーは、周囲の環境から徐々に水分を吸収する。そして、時間が経過すると、吸収された水分が反射層を腐食させる。さらに、水分の吸収は、他の気候的条件の変化と組み合わさって、熱可塑性または熱硬化性の樹脂の膨張と収縮とを引き起こす。これらの問題に加えて、バックコート層は通常、湿度その他の気候的条件の影響を受けない、という事実がある。そのため、バックコート層は、熱可塑性または熱硬化性の樹脂基板がなだらかに線形膨張／収縮するのを妨げる形に働いてしまう。加えて、合成樹脂基板の両面に設けられる各種コーティングの水分透過性によって、合成樹脂基板の一方の面と反対側の面とで吸収される水分の量に差が出ることとなり、その結果、基板の両面で膨張／収縮の程度が不均一となる。これら条件の全てが相互作用して、プラスチック製ミラーの反射層が結ぶ像にゆがみを生じさせたり、それに関連して光学的透明度を失わせたりする。ミラーが古くなるにつれ、この品質低下はひどくなる一方である。
【０００６】
合成樹脂に関しては、吸湿の影響の受けやすさを軽減するために、反射層配置前の熱可塑性または熱硬化性の樹脂基板の上に硬化材を設置しておく、という技法が提案されている。現在、好ましい硬化材とされているのは有機ケイ素ポリマーである。このポリマーが好ましいのは、衝突ダメージに対する防御を実現できること、および、充分に硬化した状態で高い光学的透明性を有すること、による。有機ケイ素ポリマーはこうした目的に関しては最適の素材と言えるが、まったく水を透過しないというものではない。そのため、部分的な効果はあっても、この種のポリマーは、ミラー装置に熱可塑性または熱硬化性の樹脂基板素材を用いる場合に関して生じる上記の問題の全てに対して、完全な解決策を提供するものではない。
【特許文献１】特開平０２−０８２２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、上で述べた問題や限界を持たないミラー装置やその他の光学部品が必要とされている。さらに言えば、熱可塑性または熱硬化性の樹脂基板を用いて形成され、外部の環境条件にほとんど影響を受けないでいられるミラー装置が必要とされている。本発明は、これらの必要に応えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従来技術に関する上述の欠点および問題点を解決するために、本発明は、気候条件および水分条件に起因する磨耗や物理的なゆがみに対する耐久性を有するポリマー型光学部品を提供する。そうした光学部品の一つであるポリマー型ミラーは、熱可塑性または熱硬化性の合成樹脂（ポリメチルメタクリレート、または、その類似物など）で形成された基板または透明部材を有する。樹脂基板は前面と後ろ面とを有する。また、いくつかの実施の形態においては、樹脂基板の全ての露出面に接着層を設ける。
【０００９】
接着層に配置に続いて、樹脂基板の少なくとも前面側には、表面硬化層がコートされている。この層は、各種素材の１つまたは複数の層から成り、当該素材は実質的に水分を透過しない表面硬化層を形成する。以下に示す層構成を有する表面硬化層であれば、合成樹脂基板の前側面における透水性が所望のレベルとなることが知られている。その層構成とは、５００〜１２００オングストロームのＳｉＯ層（７５０オングストロームが好ましい）、３００〜１２００オングストロームのＳｉＯ2層（５５０オングストロームが好ましい）、そして、６００〜１４００オングストロームのＺv（ｉＰｖ）2層（７２５オングストロームが好ましい）、というものである。表意面硬化層については、合成樹脂基板の後ろ面にも設けてよいが、その場合、後ろ面表面硬化層は、３００〜１２００オングストロームのＳｉＯ2層（５５０オングストロームが好ましい）、そして、６００〜１４００オングストロームのＺv（ｉＰｖ）2層（７２５オングストロームが好ましい）、という構成にするのが好ましい。
【００１０】
樹脂部材の後ろ側には、実質的に耐湿性を有する組成の反射層が配置される。反射層は、加工された樹脂基板の後ろ面の上に複数の素材を重ねて配置した形で成る。以下に示す層構造で形成された反射層は、本発明のポリマー型ミラーに求められる反射率、透湿性、そして耐久性を示す。その層構造とは、５００〜１２００オングストロームのＳｉＯ層（７５０オングストロームが好ましい）、７００〜１５００オングストロームのアルミニウム層（１２００オングストロームが好ましい）、５００〜１２００オングストロームのＳｉＯ層（７５０オングストロームが好ましい）、６００〜１４００オングストロームのＺv（ｉＰｖ）2層（７２５オングストロームが好ましい）、そして、３００〜１２００オングストロームのＳｉＯ2層（５５０オングストロームが好ましい）、というものである。本発明の反射層は、真空蒸着法によって合成樹脂基板上に形成するのが好ましい。そして、保護バックコート層が、反射層の上に重ねて配置され、反射薄膜層の外側の面を覆う。樹脂基板の後ろ面にも表面硬化層を設けた場合は、反射層と同様に、表面硬化層もバックコート層で覆うことにしてもよい。さらに耐候性コーティングをポリマー型ミラーの前面に施して、ミラーの耐候性および耐久性を高めることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上をまとめると、本発明のポリマー型ミラーは、有機素材および無機素材の層が重ねて配置された積層構造を有する。本発明のポリマー型ミラーは、従来のアルミニウム、クロム、そしてロジウムでコートされたミラーに比べて、より優れた耐湿性を示す。さらに、本発明が提供するミラーは、製造が容易で経済的である。
また、本発明に関わる別の実施の形態は、経済的な形で作ることができる改良型の樹脂基板部品（自動車産業用のミラーや窓など）、あるいは、優れた耐磨耗特性を備えた樹脂基板部品の用途を提示する。合成樹脂基板上には、ジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド粒子の段階的コーティングを直接的に設けることが可能であり、そのためには、コーティングのゾルゲル法を用い、硬化処理に先立ってポリシロキサンのキャリアの中でのジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド粒子の移動および配列を制御すればよい。その結果、樹脂基板には、含有するジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド粒子の量が少しずつ変化していく複数の層または段階的領域が設けられる。実施の形態の１つにおいては、最終製品の外側面がジルコニア／二酸化ケイ素の粒子を高濃度で有し、それによって、磨耗に対する耐性があって水分に対しても安定した製品を実現することになり、当該製品は通常の使用の間の熱膨張サイクルに適応が可能である。本発明はさらに、こうした製品の製造方法も含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
新規であると思われる本発明の特徴については、特に、特許請求の範囲に示す。本発明、その構造および動作様態、ならびに、さらなる効果については、以下の詳細な説明を図面と対応付けながら参照することで最もよく理解できるであろう。図面全部をとおして、同じ参照番号は同じ構成部を指している。
以下の説明は、いかなる当業者でも本発明を製造および使用できるように提供されるものであり、発明者が考えた発明実行のベストモードを提示する。しかしながら、当業者が見れば、さまざまな変形が可能であることは明らかであろう。なぜなら、ここでは、本発明の一般的な原理を、特にコーティング処理した樹脂基板および、その製造方法の実現の場合に限定して規定しているからである。
【００１３】
本発明は、さまざまな形状をとりうるポリマー型ミラーを含む光学部品など、コーティングした樹脂基板を対象としている。例えば、いくつかの図面と関連して述べるように、本発明のポリマー型ミラーは、くさびに似た形、湾曲した形、環状体形、平らな形、又はその他の形状とすることができる。ポリマー型ミラーは、車両における内部用又は外部用のバックミラーとして利用できる。しかしながら、本発明のポリマー型ミラーが他のミラー用途にも利用できるものであり、車両での利用に限定されないことは理解しておくべきである。
【００１４】
本発明のポリマー型ミラーは、品質および外観についてはガラスミラーに匹敵し、しかも、軽量かつ耐久性のある設計においてガラスを上回る効果を有する。本発明のポリマー型ミラーは、水分吸収量が大きくならないように設計されている。その結果として、本発明のポリマー型ミラーには、顕著なひずみ、またはその他の機械的なゆがみが現れることがない。気候条件がさまざまに変化しても、本発明のポリマー型ミラーは、力学的に安定した状態を保つ。また、本発明のミラーは非常に耐久性が高い。後述する表面硬化層によって、例えば空気中粒子などによる機械的損傷に対する耐性が非常に高くなっている。その結果、本発明のミラーは、例えば、内部装着用バックミラーや外部装着用バックミラーに関する自動車産業の検査基準を満たすに充分な安定性を示すものとなる。
【００１５】
ここで図1を参照する。同図は、車両用の内部バックミラーとして設計されたポリマー型ミラー１０の好適な実施の形態を示す横断面図である。透明ミラー本体１４は、光学透明度の高い合成樹脂基板（例えば、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂など）で製造された典型的なものである。好ましい合成樹脂としてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂があるが、理解しておくべきこととして、合成樹脂基板１４の形成には他の類似のポリマーも利用できる（例えば、ポリカーボネート（ビスフェノール−Ａ）、環式オレフィン、スチレン、アクリル／スチレン、PPG Industriesが製造するＣＲ−３９（Ｒ）、アセテート、ポリビニルブチレート、あるいはポリウレタン）。この構成樹脂基板１４は、射出成形処理または圧縮成形処理によって容易に形成することができる。
【００１６】
ＰＭＭＡ樹脂基板は、メチルメタクリレートを重合することによって形成するのが好ましく、そこでは、メチルメタクリレートのほとんど全てが、ＰＭＭＡ形成のための重合化反応の間に反応する。未反応のモノマーのいくらかは、樹脂基板１４の前面１２および背面１６の上、ならびに樹脂基板１４のコアの内部に留まる。樹脂基板内部のそれらモノマーは通常、形成処理の後、前面１２または背面１６のうち近いほうに曇りを生じさせる。こうした、モノマーが引き起こす好ましくない影響を除去するために、樹脂基板１４の露出面の全てに対し、有機ケイ素材の形をとる薄く透明な表面処理材を用いた加工を施す。これを行うことで、樹脂基板１４は科学的に見て実質的に不活性となる。
【００１７】
この有機ケイ素材を樹脂基板１４上に噴霧、めっき、または遠心コート処理することで、樹脂基板１４の前面１２または背面１６の上に接着層１８が形成される。接着層１８は、約３ミクロンから約１０ミクロンの厚みを持つ有機ケイ素ポリマーとするのが好ましい。また、接着層１８は、傷に対する充分な程度の耐性を基板に与える働きをする。有機ケイ素として典型的なものは、メチルトリエトキシシラン：ＣＨ3Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3から作られる。一般に、接着層１８は湿気を透過する性質を有し、例えば、屋内湿度９８％で５０℃に保たれた環境で検査した場合、有機ケイ素シランを通しての水分吸収速度は２４時間当たり約３ｇ／ｍ２である。そのため、接着層１８にさらにコーティングを施して透水性を下
げる必要がある。
【００１８】
接着層１８を設けたのに続いて、樹脂基板１４の正面（前面）１２を表面硬化層２０でコーティングする。表面硬化層２０は、さまざまな素材の１または複数の層から成り、これら素材は、実質的に水を透過しない表面硬化層を形成する。以下に記す層から形成された表面硬化層２０については、本合成樹脂基板に求められるレベルの硬さと透湿性とを実現することが知られている。それらの層とは、５００〜１２００オングストロームのＳｉＯ層（７５０オングストロームが好ましい）、３００〜１２００オングストロームのＳｉＯ2層（５５０オングストロームが好ましい）、そして、６００〜１４００オングストロームのＺv（ｉＰｖ）2層（７２５オングストロームが好ましい）である。望むのであれば、背面（後ろ面）１６も表面硬化層２２でコーティングすればよい。それによって、後ろ面１６に設けられる後続の反射層２４や保護バックコート層２６の能力が低下させられることはない。以下に記す層から形成された表面硬化層２２については、合成樹脂基板に求められるレベルの硬さと透湿性とを実現することが知られている。それら層とは、３００〜１２００オングストロームのＳｉＯ2層（５５０オングストロームが好ましい）、そして、６００〜１４００オングストロームのＺv（ｉＰｖ）2層（７２５オングストロームが好ましい）である。
【００１９】
ミラー面を設けるには、樹脂基板本体１４の後ろ面１６または表面硬化層２２（設けられている場合）をさらに、薄い合成反射層２４でコーティングする。反射層２４は真空蒸着法を用いて設けられる。反射層２４は、一連の有機素材および無機素材を重ねて蒸着するという形で形成される。以下のように重ねられた層を有する反射層については、望ましい透湿性、必要なレベルの反射率、耐久性、そして耐腐食性を有することが知られている。それら層とは、５００〜１２００オングストロームのＳｉＯ層（７５０オングストロームが好ましい）、７００〜１５００オングストロームのアルミニウム層（１２００オングストロームが好ましい）、５００〜１２００オングストロームのＳｉＯ層（７５０オングストロームが好ましい）、６００〜１４００オングストロームのＺv（ｉＰｖ）2層（７２５オングストロームが好ましい）、そして、３００〜１２００オングストロームのＳｉＯ2層（５５０オングストロームが好ましい）である。こうした構造を有する反射層２４については、良好な反射率と、水分の影響からくる腐食に対する優れた耐性とを実現することが知られている。さらに、反射層２４に関するこの組合せは、反射率の点で、標準的なアルミニウムの薄膜反射コーティングに勝っている。反射層２４の有する視感透過率は、およそ９４.５％である。
【００２０】
薄い反射層２４を物理的に保護するために、保護バックコート層２６を形成して、反射層２４の外側主要面の全面が厳重に覆われるようにする。バックコート層２６の形成や設置には、公知のさまざまな素材やコーティング方法を用いることができる。例えば、比較的多い量の粉末無機充填材（炭酸カルシウム、炭酸バリウム、および／またはケイ酸アルミニウムなど）を含んだ樹脂性ペイントを塗布することで、優れた特性のバックコート層２６が得られる。この種のコーティング法に関する特定の例として、充分に高い物理強度を有し、透湿性の低減の点でも適当なバックコート層２６を形成することのできる方法がある。それは、アルキド樹脂固着剤と粒度が約１ミクロンから約５ミクロンの炭酸カルシウム粉末（重量でアルキド樹脂の７５〜８０％になる量）とを有するペイントを塗布することで、結果として得られるバックコート層２６に約１０ミクロンから約２０ミクロンの間の厚みを持たせる、というものである。また、バックコート層２６の存在によって、後ろ側の表面硬化層２２にＳｉＯ層（前側の表面硬化層２０には存在するもの）を含める必要がなくなる。本発明の主要な特徴として、バックコート層２６の透湿性が、下にある層（すなわち、反射層２４、後ろ側の表面硬化層２２、そして前側の表面硬化層２０）の透湿性と関連付けて選択されている。すなわち、樹脂基板１４の前面１２と後ろ面１６とで透過する水分の量は実質的に等しくなるように選択されている。
【００２１】
図１に示すポリマー型ミラーは、おおよそ、横方向に長い矩形となっており、断面の形もおおよそ矩形となっている。ただし、本発明に関する他の好適な実施の形態として、樹脂本体１４を矩形以外の形とすることもできる。例えば、図２に示すような、平凸樹脂基板２０２を有するポリマー型ミラー２００がある。図３は、くさび形樹脂基板３０２を有するポリマー型ミラー３００を示し、この場合、前面１２と後ろ面１６とは互いと平行にはならない。樹脂基板３０２は、くさび形の断面を有するように形作られ、それによって、ミラー３００を用いる車両が夜間走行を行う際に、ミラー３００がぎらつくのを防止している。図２および図３において、同一の参照番号は、図１に関連して説明したのと同じ要素を指すので、これら同一の要素に関しては、これ以上の説明は行わない。ポリマー型ミラーについては、他の形状や構造を持たせることができ、円環体形、両凸、平凹、両凹などにすることが可能である（ただし、これらに限定されるわけではない）。
【００２２】
実用的な観点からみると、本発明のポリマー型ミラーは、アルミニウム膜でコーティングしたガラス板から作られる従来形のミラーに引けをとらない。これは、光学的に透明な熱可塑性または熱硬化性の樹脂基板１４が有する高い透明度や、反射層２４のＳｉＯ−Ａｌ−ＳｉＯ−Ｚv（ｉＰｖ）2という反射構造が有する良好な反射率による。加えて、ポリマー型ミラー１０は、樹脂基板１４の耐久性とその軽量性とにおいて効果を有する。さらに、簡単な射出成形または圧縮成形で側断面樹脂基板１４を形成することが可能で、加工処理を必要としないため、同じ形状の従来形のガラスミラーを製造する場合に比べて、総製造コストが小さくなる。
【００２３】
本発明の最も顕著な効果の１つとして、本発明のポリマー型ミラー１０は非常に安定性があり、乾燥した環境または湿度の高い環境のいずれでも、幅広い用途に耐えうる。ポリマー型ミラー１０は、加工した前面と加工した後ろ面とを有し、これらの面は実質的に同等の低減された透湿性を示すことで、ミラー１０のひずみやゆがみを防止する。透湿性が実質的に同等で低減されたものとなるのは、前側の表面硬化層２０、後ろ側の表面硬化層２２、反射層２４、そしてバックコート層２６の組成および厚みが、結果として、樹脂基板１４の前面１２が水分にさらされる度合いが後ろ面１６とほぼ同じになる、というような透湿性を有するように選択されているからである。樹脂基板１４は、その前面１２からは低いレベルの水分しか吸収せず、結果として、前面１２に隣接する領域での膨張の程度は軽い。同時に、同じ環境湿度条件が樹脂基板１４の後ろ面１６にも当てはまる。後ろ側の表面硬化層２２、反射層２４、そしてバックコート層２６の吸湿性条件は、樹脂基板１４が後ろ面１６からも前面１２と同じ最小限のレベルの水分しか吸収しないように、そして、樹脂基板１４の後ろ側でも同様にわずかな反りしか生じないように、選択されている。この理由により、樹脂基板１４が水分を吸収して反る場合でも、前面１２と後面１６との両方で、ほぼバランスの取れた形で反りが生じる。そのため、樹脂基板１４の反りが原因となってミラー光学面に映る像にゆがみが生じても、そのゆがみは、ミラー１０の光学性能の劣化といわれる程度にまで達することはない。
【００２４】
本発明内で説明した薄膜の公式範囲（formula range）がミラーの反射性能に与える影響とその効果的な特徴とを判定するために、本発明に基づいて形成されたポリマー型ミラー１０に対する実験を行った。これらの実験においては、表面硬化層２０および２２、そして有機ケイ素シランの接着層１８は変化させなかったが、反射層２４の組成については、ミラー１０の反射率への影響を示すために変化させた。
・実験１
本発明のサンプル用ミラー６枚を検査した。全てのサンプルは膜形成が施されていた。形成された反射コーティング２４は、５００オングストロームのＳｉＯ、７００オングストロームのＡｌ、５００オングストロームのＳｉＯ、６００オングストロームのＺv（ｉＰｖ）2、そして、３００オングストロームのＳｉＯ2という構成である。コーティング媒体の反応のために、Ｏ2ガスの適当なバックグラウンドを導入した。蒸着は５×１０-5ＴＯＲＲで実施された。この圧力は、反応蒸着を可能とするとともに、密なコーティングを作り出すのに充分な低さであることが知られている。ミラーは、コーティング処理の完了後直ちに、反射率検査と感性観察とを受けた。反射率検査の結果は以下のとおりである。
【００２５】
【表１】
2005055860.tif 000003
図４は、上の反射率検査の結果をグラフの形で表したものである。
・実験２
本発明のサンプル用ミラー6枚を検査した。全てのサンプルには膜形成が施してあった。形成された反射コーティング２４は、７５０オングストロームのＳｉＯ、１２００オングストロームのＡｌ、７５０オングストロームのＳｉＯ、７２５オングストロームのＺv（ｉＰｖ）2、そして、５００オングストロームのＳｉＯ2という構成である。コーティング媒体の反応のために、Ｏ2ガスの適当なバックグラウンドを導入した。蒸着は５×１０-5ＴＯＲＲで実施された。この圧力は、反応蒸着を可能とするとともに、密なコーティングを作り出すのに充分な低さであることが知られている。ミラーは、コーティング処理の完了後直ちに、反射率検査と感性観察とを受けた。反射率検査の結果は以下のとおりである。
【００２６】
【表２】
2005055860.tif 000004
図５は、上の反射率検査の結果をグラフの形で表したものである。
・実験３
本発明のサンプル用ミラー６枚を検査した。全てのサンプルには膜形成が施してあった。形成された反射コーティング２４は、１２００オングストロームのＳｉＯ、１５００オングストロームのＡｌ、１２００オングストロームのＳｉＯ、１４００オングストロームのＺv（ｉＰｖ）2、そして、１２００オングストロームのＳｉＯ2という構成である。コーティング媒体の反応のために、Ｏ2ガスの適当なバックグラウンドを導入した。蒸着は５×１０-5ＴＯＲＲで実施された。この圧力は、反応蒸着を可能にするとともに、密なコーティングを作り出すのに充分な低さであることが知られている。ミラーは、コーティング処理の完了後直ちに、反射率検査と感性観察とを受けた。反射率検査の結果は以下のとおりである。
【００２７】
【表３】
2005055860.tif 000005
図６は、上の反射率検査の結果をグラフの形で表したものである。
・実験４
また、本発明に従って形成されたポリマー型ミラーについて、ＡＳＴＭ Ｂ１１７−９５の規格に基づき、高湿度で塩分の存在する環境にさらした場合の、耐久力および安定性を判定するための検査を実施した。各々の反射フィルムは、これまでに示した説明に応じた形で製造された。検査は３枚のミラーに対して行った。本発明のサンプルの２枚のミラーは、前面が非球面形状となっており、１枚は前面が平面形状となっているものとした。本発明のサンプル３枚全てを、水に塩化ナトリウムを溶かした５±１％の濃縮塩分溶液にさらした。凝縮液の比重は１.０３６であった。凝縮液のｐH値は６.８であった。凝縮液の容積は１.３ｍｌ/ｈｒ/８０ｃｍ2であった。検査室の室温は３５±１℃であった。本発明の標本は、噴霧に対して傾きを有する形で、垂直面から１５度の形で配置された。本発明のサンプル全てを、検査のために９６時間の継続的な噴霧にさらした。本発明のサンプルのいずれに対しても、事前のクリーニングはおこなっていない。検査完了後、サンプルのミラーは水で洗浄のうえ空気乾燥させた。検査完了時の観察では、３枚のサンプルミラーのいずれについても、視覚的にも物理的にも問題はなかった。加えて、反射率試験では、事前検査の反射率の成績から比べて劣化はない、という結論が出た。さらに、サンプルミラーの光学イメージの試験でも、事後検査の歪みは見られなかった。
【００２８】
また、本発明のミラーについては、前面の形状を変えて、装置の視野角を大きくすると共に、イメージの異常を補正できるようにした変形例も考えられる。また、下記の非球面公式（式１）、またはＣＡＤ／ＣＡＭ設計のＮＥＲＢＳを適用することで、本発明のミラーの前面形状を、ガラス製の内部および外部バックミラーに典型的に見られる倍率エラーやゆがみが補正されるような形とすることができる。
（式１）
2005055860.tif 000006
【００２９】
ｃ, ｋ, ａn＝球面係数、円錐形数、非球面係数
ｘ＝レンズの中心からの距離（径）
ｚ＝深度
次に、図７を参照する。同図が示すのは、本発明に関する別の好適な実施の形態に従って形成されたポリマー型ミラー４００の横断面図である。当該ミラー４００は、図１で示したポリマー型ミラー１０の構成に加えて、さらに、ミラー４００の前面側に耐候コーティング４０２を有するものである。図７に示す要素のうち、図１における要素と同じ番号が付されたものは、それらと実質同一であり、すでに図１との関連で説明済みであるので、図７のポリマー型ミラー４００の説明においては、それら要素の説明は省略する。耐候コーティング４０２は、親水性の積層４０４とその外側面を覆う疎水性の層４０６とを有し、親水性の積層４０４が前面の表面硬化層２０を覆う形で形成されている。親水性の積層４０４については、ジルコニア（ＺｒＯ2）の層と二酸化ケイ素の層とが交互に重ねられた構成を有するのが好ましく、以下に示す構造の積層４０４の場合、最適なレベルの反射率と透過性とを実現しながら、積層４０４自身を無色に保つことを、発明者が確認している。その構造とは、２６１６オングストロームのＳｉＯ2、２４６オングストロームのＺｒＯ2、１７４オングストロームのＳｉＯ2、７６５オングストロームのＺｒＯ2、９０７オングストロームのＳｉＯ2である。疎水性の層４０６については、親水性の積層４０４の外側表面上に強力な粘着性のコーティングを形成する、疎水性作用（hydrophobic acting）を有するパーフルオロアルキルシランであるのが好ましい。パーフルオロアルキルシラン層４０６に関して、コーティングの最適な厚みは約５〜２０ｎｍである。
【００３０】
親水性の積層４０４において二酸化ケイ素の層とジルコニアの層とを交互に重ねることと、疎水性のパーフルオロアルキルシランの層４０６とを組み合わせて利用することで、耐候コーティング４０２が実現される。これは、水の浸入をより厳しく防ぐ耐候性障壁を提供することで、ミラー４００の耐候性と耐久性とを高める。親水性の積層４０４における層と疎水性の層４０６とは、いずれも乾式コーティングであり、前側の表面硬化層２０の表面上に真空コーティングされている。さらに、親水性の積層４０４および疎水性の層４０６の構成物については、熱膨張係数が一致するように選択してある。その結果、耐候コーティング４０２内部の各層は、ミラー４００がさらされるあらゆる条件の下で、ほぼ均一に膨張、収縮することになる。さらに、耐候コーティング４０２の熱膨張係数を、ポリマー型ミラー４００の他の層に対しても一致させることで、各層の全てがほぼ均一に膨張、収縮することになる。各層の熱膨張係数を一致させることにより、層と層との間に形成される接着部もいっそう強固に保たれることになり、そこからの水分の漏洩を防止するであろう。ここまでに説明した耐候コーティング４０２の積層構造については、ポリマー型ミラー４００のひずみ、反射率、そして耐候性の間で最適なバランスを実現することを確認している。
【００３１】
次に、図８を参照する。同図が示すのは、本発明に関する別の実施の形態に従って形成されたポリマー型ミラー５００の横断面図である。当該ミラー５００は、反射層２４が樹脂基板１４の前側に配置されている。図８に示す要素のうち、図１における要素と同じ番号が付されたものは、それらと同等であり、すでに図１との関連で説明済みであるので、図８のポリマー型ミラー５００の説明においては、それら要素の構造に関する説明は省略する。ポリマー型ミラーのコアは、前面１２、裏面１６のそれぞれに接着層１８が形成された樹脂基板１４から成る。そのため、後ろ側の表面硬化層２２およびバックコート層２６はそれぞれ、樹脂基板１４の後ろ側にある接着層１８の上に形成されることになる。樹脂基板の前側に反射層２４を形成するのに先立って、ＳｉＯ素材の層５０２（５００から１２００オングストローム、好ましくは７５０オングストローム）が、接着層１８にかぶさる形で形成される。その後、反射層２４をＳｉＯ層５０２に重ねて形成する。そして、前側の表面硬化層５０４が形成されて反射層をコーティングするが、ここで、前側の表面硬化層５０４は、後ろ側表面硬化層２２と同じ構造を有する。ついで、耐候コーティング４０２が前側の表面硬化層５０４の上に形成される。本実施の形態のポリマー型ミラー５００において、ミラー５００の反射面は、樹脂基板１４の前側に位置づけられている。そのため、光がミラーから反射される際、実際には樹脂基板１４を通過することがない。しかしながら、本ポリマー型ミラーもまた、本発明の他の実施の形態と同様に、水分から生じるひずみやゆがみの問題にさらされる。そこで、ポリマー型ミラー５００の各層についても適宜選択し、樹脂基板１４の前面に対して、後ろ面１６とほぼ同じ対湿露出を提供するような透湿性を持たせてある。
【００３２】
本発明のポリマー型ミラーの形成方法については、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の対象物の形成に関して数多くある公知の方法のいずれかを用いればよいことは理解されると思うが、本発明のポリマー型ミラーの各種実施の形態における樹脂基板１４については、改良式の射出／圧縮成形技術を用いて形成するのが好ましい。この技術を用いて形成した樹脂基板１４を型から取り外し、これに本発明の各種コーティングを施すことで、ポリマー型ミラーが形成される。好適な発明における射出／圧縮成形工程は、従来の射出成形工程の活動とともに、射出型（図示せず）の内部での圧縮動作を課すことから成る。射出／圧縮成形工程は、以下に示す手順を有するサイクル的工程として説明することができる。すなわち、（１）熱可塑性樹脂の素材を加熱し、融解させる、（２）融解して液状になった素材（融解物）をかき混ぜて均質化する、（３）融解した熱可塑素材を型の内部空間に射出する、（４）本発明の射出／圧縮サイクルを始めから行う、（５）型の内部空間内の融解熱可塑樹脂を冷却し、硬化または凝固させる、そして、（６）完成した樹脂基板１４を型から取り出す、という手順である。射出／圧縮成形工程では、熱可塑性素材は、サイクルの間に必ず２相変化を受けることになる。すなわち、固体の熱可塑樹脂を先ず過熱して、型内部への射出に適した粘着性の液状融解物に変えた後、型内部に射出した融解物を補助的に圧縮しつつ冷却して再び固体状態に変える。
【００３３】
本発明にとって好適な光学グレード素材としてＰＭＭＡを選択する場合、全てのプラスチックが、おのおのの化学構造にとって基本的な熱力学原理に支配される、ということは理解されるであろう。各種熱可塑物質の融解に必要とされる単位重量あたり熱量は、それら各種熱可塑物質の熱容量の差によって大きな差がある。この特性はまた、工程及び型設計用のパラメータを管理することにより、プラスチックミラーの処理における分子配向を支配する。
【００３４】
本発明は、成形面の複製可能性（replication）の低さ、および残留部分応力の問題を、型成形される熱可塑物によって克服するものであり、さらに詳しく言えば、プラスチックミラーなどの光学グレード熱可塑射出成形製品上で、非常に細かい表面の状態と形状との精密複製可能性を最大に高めるものである。こうした射出成形部分の成形面に対する厳密さは、射出サイクルの特定フェーズ実行中に、水圧力を加えながら、型の面をお互いに動的に移動させることによって実現される。成形サイクルにおける射出処理部分は、あらかじめ定められた射出処理の第１段階からの変換点においては、まだ途中である。そのため、型の内部空間を予め決まった所定の容積量で充填する処理は停止され、射出サイクルは時間フェーズ（time phase）を保持する第２段階へ進んで行く。第１段階から第２段階へのサイクルフェーズの変換点に同期して、型においては、熱可塑素材の射出が停止されると同時に、型の内部空間にある内容物の圧縮が始まる。熱可塑素材の温度がそのガラス転移温度より低くなるのに先立って、型においては、内部空間の内容物が事前調整された点まで圧縮されている。樹脂基板１４の全表面にわたって、均一な圧縮が加えられる。圧縮が均一であるため、結果として、あらゆる圧力は部分表面の全領域に均一に分散することとなり、圧力誘因複屈折をなくす。さらに、当該工程が作り出す処理環境は、部分部分の密度に均一性を与え、それによって部分部分の光学的透明性と重量とを制御するものとなる。
【００３５】
本発明の射出／圧縮技法は固有の特徴を含んでおり、それらは、従来の射出成形技法の特徴とは大きく異なっている。従来の射出成形技法が、型を静止した状態で用い、熱可塑素材射出工程の充填サイクルを完了させるのに射出パッキング圧力を用いているのに対して、本発明は動的なコンポーネントを含んでいる。当該コンポーネントは成形工程における射出圧力の低減を許し、その一方で、部分容積に対する例外的な制御と樹脂基板表面を分子的に複製する能力とを実現する。本発明の別の好適な実施の形態においては、ポリマー型ミラー１０の形成処理に焼きなましの手順を加えて、車両の内部および外部での使用両方に対して求められる耐候性条件への適合性をさらに高めることもできる。焼きなまし工程は合成樹脂基板１４の内部圧力を開放するために実施される。焼きなまし工程は、ポリマー型ミラー１０を（例えば、炉などで）、約１３０〜１５０°Ｆの温度で約５〜６時間加熱する処理を有する。その後、これをゆっくりと室温（７０°Ｆ）まで冷やす（少なくとも１１０°Ｆまでは冷却しなければならない）。焼きなまし工程の実施には、合成ポリマーの焼きなましおよび加熱用に設計された強制空気循環炉が薦められる。良好な強制空気循環によって、焼きなまし工程に必須の温度の均一性が保証される。炉の空気の流速は、１５０〜２５０フィート／分の範囲とし、±１０°Ｆ（±６℃）の範囲内で制御して不均一な加熱や過度の加熱が生じないようにすべきである。温度制御セクションは炉のパフォーマンスに影響する。最良の形で動作するのは、炉の温度を監視して発熱体への電圧を一定に保つようなコントローラであると考えられるが、ヒーターがオンとなっている時間のパーセントを調節するパーセンテージタイマーコントローラなどの従来型コントローラを使用することもできる。ただし、従来型では、より優れたコントローラがこの目的のために提供するような、最良の均一加熱を行うことはできない。熱出力を変化させるためのステップ切り替えを伴う比例時間制御に関しては、この工程のもとで評価した場合、温度が不均一になってしまうという結果が出ている。
【００３６】
焼きなまし工程の開始前に、ポリマー型ミラーを清潔かつ乾燥した状態にしておく必要がある。スプレーマスキング、保護テープ、紙マスキング、そしてその他の素材については、焦げ付くことのないように、取り除いておかなければならない。プラスチックマスキングはそのまま残しておいてもよい。合成ポリマーの焼きなましには、熱変形温度よりわずかに低い１８０°Ｆ（８０℃）まで加熱し、それからゆっくりと冷やす。厚み１ミリメートルにつき１時間の加熱とする。薄いシートの場合も、最低で２時間とするのが好ましいことが知られている。冷却時間は加熱時間よりも短いのが一般的であるが、あまり急速に冷却すると熱応力が生じるおそれもある。冷却時間は最低でも２時間とするべきである。
【００３７】
実験結果が示すところによれば、厚みが８mmを超える場合、冷却に必要な時間長（単位：時間）は、ミリメートル単位での厚みを４で割った値に等しい。重要なのは、炉の温度が１４０°Ｆ（６０℃）を下回るまで、アイテムを取り出さない、ということである。ミラーを取り出すタイミングが早すぎると、焼きなましの効果が相殺されるかもしれない。また、焼きなましの間、ミラーが適切な形で支えられているようにするのが重要である。持ち上げられた部分には、垂下を防ぐために別個の支えが必要である。また、適切な支えがないと、弛緩が抑制されることもある。
【００３８】
【表４】
2005055860.tif 000007
光路および反射率を高める有機又は無機のコーティング又は添加剤を施すことで、ミラー基板１４の特性をさらに高めることができる。このようなコーティングあるいは添加剤を施す方法にはさまざまなものがあり、例えば、ディッピング（浸漬）、噴霧、真空蒸着、及び／又は合成基板への混入などが挙げられる（ただし、これらに限定されるわけではない）。このようなコーティング及び／又は添加物を用いれば、ミラー組立て部品の耐候性を拡張することができるが、その手段は、耐磨耗性および低反射性を有する表面コーティングを施すこと、および／又は、基板素材へのヒンダーアミン光安定剤（（HALS ： Hindered Amine Light Stabilizers））、酸化防止剤（Antioxidants）、クエンチャ（Quenchers）、そして紫外線吸収剤又は抑制剤の添加である。
【００３９】
合成基板１４については、ＵＶ抑制剤又はＵＶ吸収剤を用いてＵＶ（紫外線）に対し安定化させておいてもよい。これによって、合成基板の光エネルギ吸収特性を高めるとともに、時間経過に伴う色や合成基板の劣化を防ぐことができる。ＵＶ吸収剤は、紫外線を吸収し、それを互変異性によって熱エネルギーに変換する、という形で働く。ＵＶ光の有害な効果を打ち消して合成基板１４の耐候性を改善するためには、ＵＶ安定剤を用いて、日光への露出に関連した品質劣化の問題を解決すればよい。ＵＶ安定剤は、紫外線光吸収剤（ＵＶＡ）を対象とした２つの一般的な分類によって区分できる。ベンゾフェネワン（benzopheneone）を基礎としたシステム又はベンゾトリアゾールを基礎としたシステムのいずれかである。本発明について好ましい基板１４用の添加物は、ベンゾトリアゾールとヒンダーアミン光安定剤（ＨＡＬＳ）とを基礎とした種類のものである。
【００４０】
本発明で利用できる典型的なＵＶ抑制剤またはＵＶ安定剤として、以下に挙げるものがある：Cyagard（Ｒ）の１１６４L、Cyagard（Ｒ）の３６３８、Cyagard（Ｒ）のＵＶ５３１、Cyagard（Ｒ）のＵＶ５４１１、Cyagard（Ｒ）のＵＶ９、Cyasorb（Ｒ）の１０８４、Cyasorb（Ｒ）の１１６４、Cyasorb（Ｒ）の２８４、Cyasorb（Ｒ）のＵＶ１９８８、Cyasorb（Ｒ）のＵＶ２０９８、Cyasorb（Ｒ）のＵＶ２１２６、Cyasorb（Ｒ）のＵＶ２４、Cyasorb（Ｒ）のＵＶ２９０８、Eastman Inhibitor（イーストマン抑制剤）RMB、Givsorb（Ｒ）のＵＶ−１、Givsorb（Ｒ）のＵＶ−２、Givsorb（Ｒ）のＵＶ−１３、Givsorb（Ｒ）のＵＶ−１４、Givsorb（Ｒ）のＵＶ−１５、Givsorb（Ｒ）のＵＶ−１６、Markの１５３５、Markの４４６、Maxgard（Ｒ）の２００、Maxgard（Ｒ）の８００、Norbloc（Ｒ）の６０００、Norbloc（Ｒ）の７９６６、Quercetin、Sanduvor（Ｒ）の３２０６、Sanduvor（Ｒ）のEPU、Sanduvor（Ｒ）のVSU、Seesorbの２０１、Syntaseの１２００、THPE BZT、Tinuvin（Ｒ）の９９、Tinuvin（Ｒ）の１０９、Tinuvin（Ｒ）の１１３０、Tinuvin（Ｒ）の１２０、Tinuvin（Ｒ）の１５４５、Tinuvin（Ｒ）の１５７７ＦＦ、Tinuvin（Ｒ）の３２０、Tinuvin（Ｒ）の３２６、Tinuvin（Ｒ）の３２７、Tinuvin（Ｒ）の３２８、Tinuvin（Ｒ）の３８４、Tinuvin（Ｒ）の４００、Tinuvin（Ｒ）の５７１、Tinuvin（Ｒ）の８４０、Tinuvin（Ｒ）の９００、Tinuvin（Ｒ）の９２８、Tinuvin（Ｒ）のＰ、Uvinul（Ｒ）の３０３５、Uvinul（Ｒ）の３０３９、Uvinul（Ｒ）の３０４８、Uvinul（Ｒ）の４００、Uvinul（Ｒ）のＤ４９、Uvinul（Ｒ）のＤ５０、Uvinul（Ｒ）のＰ２５、Uvinul（Ｒ）のＴ−１５０。
【００４１】
基板にＵＶ吸収剤だけを添付した場合、効果は限定的なものになることが多い。これは、その性能がベールの（Lambert）法則の関数だからあり、この法則が定めるところによれば、吸収される紫外線の量は、サンプルの厚みと安定剤濃度との関数となる。これは、効果を生じるのに充分なだけの紫外線光をＵＶ吸収剤に吸収させるには、高い濃度で使用しなければならず、光路長も比較的長くする必要があることを意味する。そのため、本発明の基板１４の保護については、ＨＡＬＳ（ヒンダーアミン光安定剤）を用いて強化することとする。そこで本発明は、ＣＩＢＡケミカルズ（CIBA Chemicals）のTinuvin（Ｒ）のＰとTinuvin（Ｒ）の７７０との組み合わせを利用して前述のＵＶ光安定を実現する。
【００４２】
たいていのポリマーにとって、ＨＡＬＳは、光が誘発する劣化に対して極めて有効に働く安定剤である。これは、紫外線を吸収はしないが、ポリマーの劣化を抑制する働きをする。比較的低い濃度で、めざましいレベルの安定化が達成される。ＨＡＬＳが高い有効性を示し寿命も長いのは、安定化プロセスの過程で、ＨＡＬＳが消費されるのでなく再生される、という循環プロセスのおかげである。本発明のために選択されたＵＶ抑制剤／吸収剤成分との組み合わせで優れた能力を発揮することが知られているＨＡＬＳ添加剤としては、以下に示すものがある。CHIMASSORB（Ｒ）の１１９ＦＬ、CHIMASSORB（Ｒ）の２０２０、CHIMASSORB（Ｒ）の９４４、TINUVIN（Ｒ）の１２３、TINUVIN（Ｒ）１２３Ｓ、TINUVIN（Ｒ）の６２２、TINUVIN（Ｒ）の７６５、TINUVIN（Ｒ）の７７０、TINUVIN（Ｒ）の７８３、そしてTINUVIN（Ｒ）の７９１である。これらはすべて、ＣＩＢＡスペシャルティケミカルズ（CIBA Specialty Chemicals）社の製造である。特に好ましいＨＡＬＳ添加剤であるTINUVIN（Ｒ）の７７０は、低分子ヒンダーアミン光安定剤であり、肉厚の合成ポリマー基板に優れた安定性をもたらす。本発明で採用するTINUVIN（Ｒ）の７７０の添加濃度の範囲は、重量で約０.１％から０.５％であり、特に好ましい量は約０.２％である。
【００４３】
さらに、基板１４にある程度の量の染料又は明清色（tint-color）を加えることで、反射率を国際的な自動車産業の許容標準を下回るまで下げることなしに、ミラーの光学能力を高めることが可能である。いくつかの明清系の色については、本発明のミラーから、あるいは本発明のミラーを介して見られるイメージのコントラスト比を高めることが知られているが、その場合、これらの明清系の色は、主に３２０から７００の波長のスペクトル範囲に入っている。それら明清色とは、青、赤、緑、そして黄色である。赤、緑、そして黄色といった明清系の色は、本発明のグレア（glare）を低減するのに役立ったが、低減の割合が最も劇的に大きかったのは、明清系の青色を入れた場合であった。基板に加えられた明清色は、一般に、可視光スペクトルのおよそ１／３を吸収するのみであり、残りの２／３は反射してはね返すことが知られている。
【００４４】
自動車産業では、自動車のミラーからこれを見る者の目に反射されて入ってくる光のグレアは、一般に、人の目をくらませるものとして認識されている。この目くらまし効果は、反射された青の光線から生じるものであって、それ以外の、緑、黄色、赤、そして赤外線からは生じない。赤外線の大部分は、地球の下層大気内に見いだされる水粒子によって除かれる。青の光線を除く他の色は長い波長を有しており、散乱も拡散もしないまま大気中を通過する。逆に、波長の短い青の光は、非常に急速に拡散する。これらの青色光線はその後、上層にある水粒子によって無秩序に周囲に跳ね飛ばされ、そして、さらに下に下がって、地上のあらゆる反射面によって四方八方にとばされ続けて、あらゆる方向に分散することになる。こうした青色光線が目に入ると、それらは曇り効果（haze-effect）をもたらして他の色を色落ちさせ、グレアとして知られる効果を生じる。このように青色光は四散する傾向があり、その結果、スペクトルに含まれる他の全ての色と競い合う。そのために、目の奥にある網膜の上に結ばれる像に、ある程度の「色落ち」又はグレアを引き起こす。
【００４５】
青色光線は、より高いエネルギーを有する光である。吸収によってこれを減ずるかフィルタリングすることによって、我々は先ず、スペクトルに含まれる残りの全ての色について、いっそう明瞭かつ鮮明に見えるようにすることができるが、これは、優位に立つ青色光を既に除いているからである。第２に、対象の輪郭を曇らせたり不明瞭にしたりする色落ち効果を軽減することによって、視力（視覚の鋭さ）を高める。そして、第３に、光感受性を低めることによって、各人の感じる快適さを大きく改善する。
【００４６】
装飾的効果及び光吸収の両方を目的として基板１４に青の明清色を添加する場合、好ましいものとして知られているのは、NIBIOLAのウルトラマリンブルー（NIBIOLA Ultra Marine Blue）、ナトリウム・アルミニウム・シュルフォシリケート（sodium-aluminum-sulfosilicate）である。中間のウルトラマリンブルーの典型的な化学分析結果は：３７％のＳｉＯ2、２８％のＡｌ2Ｏ3、１４％のＳ、そして１９％のＮａ2Ｏである。NIBIOLAのウルトラマリンブルーの化学式は、“Ｎａ6.88（Ａｌ5.65Ｓｉ6.35）Ｏ24Ｓ4.24”と表すことができる。最良の結果が見られたのは NIBIOLAのウルトラマリンブルーを使用した場合であったが、その他の青い明清色の添加剤も同様に利用できることは理解しておくべきである。例えば、以下に示す青い明清色の添加剤は、本発明の基板１４を構成する合成ポリマーベース素材と組み合わせ可能であることが知られている。それは、ＢＡＳＦによって製造されたヘリオゲン（heliogen）顔料（フタロシアニン、KRONOS ２０７３、DupontによるTi−PureのＲ−１０３、Tronox塩化物４７０及び４３５、並びにTronox硫酸塩Ｒ−ＫＢ−２及びＣＲ−８４０）である。こうした青の明清色の添加物は、本発明のミラーから反射されるイメージにおけるグレア及び目くらまし効果の軽減において、優れた能力を発揮した。本発明の発明者の真意として、明清色添加物は上で述べた青の明清色の添加物に限定はしない。いかなる色の明清色添加物を用いたとしても、本発明の教えから外れるものでないことを理解すべきである。
【００４７】
本発明のミラーのベースを作り上げている合成樹脂基板１４はポリマーであり、ほとんどのポリマーは、連鎖重合反応、重付加（polyaddition）、又は重縮合反応を含むプロセスによって製造される。これらのプロセスは一般に、以下に示す定義変数を用いて制御されることで、個別の重合体分子を作り出す。それら変数とは、「分子量（あるいは分子量分配）」、「分枝度（degree-of-branching）」、そして「組成」である。これらのプロセスの最初の生成物をさらに、せん断応力、熱、光、空気、水、放射、又は力学的負荷にさらすと、ポリマー内で化学反応が始まり、この反応の最終結果は、ポリマーの化学組成及び分子量の変化となる。
【００４８】
これらの反応は、順に、ポリマーの物理的および光学的な特性に変化をもたらす。実際は、ポリマー特性が、初期状態の望ましい特性に何らかの変化を生じた場合、それは劣化と言われる。この意味で、「劣化」は、ポリマーで起こりうる数多くの反応に当てはまる広い用語である。この仕組みで重要な点は、酸化は、いったん始まれば（そして、それは必ず起こるであろう）、循環的な連鎖反応を引き起こし、安定剤を用いて酸化サイクルを中断しない限り、この連鎖反応は劣化を加速させる、ということである。日光および何らかの人工光にさらした場合、プラスチック製品の耐用年数に有害な影響が生じることがある。紫外線には重合体内の化学的結合を破壊する力がある。このプロセスは光劣化と呼ばれ、最終的には、ひび割れ、チョーキング、色の変化、物理的特性の喪失などを引き起こす。
【００４９】
本発明については、像を明瞭化してくれるような特性が、合成ポリマーに一般的に結び付くいくつかの障害を克服するために必要である。これまでに述べた、紫外線吸収剤、酸化防止剤、クエンチャ、そしてヒンダーアミン光安定剤を、これらと共存できる明清色の彩色（chromospheres）と組み合わせることによって、本発明のポリマーミラーは、上で述べたコーティングと共存を維持すると共に、ミラー装置としての透過性及び安定性を維持することも可能となった。
【００５０】
ＨＡＬＳ成分を組み合わせて使用することで、環境に起因する劣化に対するＰＭＭＡ基板の抵抗力は明らかに向上すること、そして、紫外線抑制剤の添加により、化学的結合の破壊に対する抵抗力が増大すること、が分かった。本発明に対しては、ＨＡＬＳ成分と紫外線抑制剤との組み合わせは、どのようなものでも利用することができるであろうが、紫外線光に対する所望の安定性を実現するためには、Tinuvin（Ｒ）の７７０とTinuvin（Ｒ）のＰとの組み合わせが好ましいことが分かっている。
【００５１】
本発明の合成樹脂基板１４の性能について、前述の添加剤を変化させながら検査した。扱った添加剤は、ＨＡＬＳ、酸化防止剤、熱安定剤、そして紫外線吸収剤である。これらのテストで評価したのは、安定剤の能力と拡張添加物の組み合わせが基板１４の全体的な能力に与える効果とである。明清色と樹脂との望ましい組み合わせについても、広い範囲の個別の安定剤と比較している。単独の安定剤が製品寿命に与える効果は、テスト対象とした本発明の種々の樹脂に対する変更も安定化もされていない合成基板の製品寿命の０.０３倍から６.１倍までの範囲に及ぶことが分かった。最高の性能を発揮するものとして知られている単独の安定剤を組み合わせて、紫外線安定濃度及び対酸化安定濃度、そして単独の紫外線安定剤及び抗酸化剤の各々の組み合わせを最適化した。単独の紫外線安定剤及び抗酸化剤の各々の量は、基板１４のテスト用プラークを生産するのに使われた合成樹脂原材料の中で変化させた。各テスト用プラークの変形例について安定性を観察した。プロセスは、個々の添加成分同士の関係を最適化するのに必要なだけ繰り返した。
【００５２】
明清色添加物（紫外線吸収剤）及び抗酸化剤の濃度は一定に保たれたが、一方、ＨＡＬＳ及び熱安定剤の濃度は、異なるクエンチャ濃度において最適化した。その他の全ての処理変数は、専有の成形テストプロトコルから導き出される、最も推奨できるプロセスウィンドウの重量で±５％の範囲の処理ウィンドウ内に保持した。本発明においては、クエンチャ光安定剤を変化させるにつれ、基板の寿命を最長にするのに必要なＨＡＬＳおよび熱安定剤の濃度も変化することが観察された。
【００５３】
説明した新しい発明の中での組み合わせ最適化の結果により、本発明の合成ポリマーを基礎とするミラー基板に期待できる製品寿命は、これまでに説明した望ましい添加剤で処理しなかった基板に比べて大きく延びている。説明した望ましい明清色添加剤の安定性の評価においては、NIBIOLAからのウルトラマリンブルー染料（本発明における望ましい明清色）の場合の寿命は、添加剤を伴うことで、通常の、処理を行っていない合成基板の寿命の３倍にもなった。青の明清色の添加剤（KRONOSの２０７３）の場合の寿命は、本発明の基板１４において添加剤に伴うことで、標準的な、処理されていない合成基板のそれの２.５倍を超える長さとなった。例えば、以下に示すチャートに見られる視覚観察の結果が示すように、２４時間後、NIBIOLAのウルトラマリンブルー染料は、以下のような相互作用効果と反射率とを示した。
【００５４】
【表５】
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本発明は、天候や紫外線放射の影響から、光学特性を有する合成樹脂を守って安定化させるという困難な課題の解決策である。必要とされる安定化は、利用可能な安定剤、明清色染料、そして合成樹脂の間に見出される多数の相互影響のために、複雑化させられる。しかしながら、本発明の樹脂基板１４への添加剤は、基板１４に期待された製品寿命を、安定化していない合成樹脂のそれを上回って２０倍にまで延ばすことが分かった。
【００５５】
これまでの説明から明らかなように、本発明に従って形成されたポリマー型ミラーは、軽量で耐久性があり、水分の吸収から生じる物理的なゆがみに耐性を持つ合成樹脂ミラーを提供する。さらに、本発明のポリマー型ミラーは、水の浸入に対する耐候性がより優れたバリアを実現することで、より高い耐候性と耐久性とを有する。
（別の実施の形態）
ここからは、本発明に関する別の実施の形態を説明する。この実施の形態は、ジルコニアと２酸化ケイ素との固体層でコーティングされたポリマー基板に対し、少なくとも同等、あるいはより優れた性能特性を与える、というものである。そうした特性を実現するために、ポリシロキサンの液体キャリア内のジルコニア／二酸化ケイ素のコロイドが段階的に変化する段階的コーティングを生成する。こうしたコーティングを行うための手段はゾルゲルコーティング手法であり、これは、合成基板の適切な密封を実現すると共に、耐磨耗コーティング、および、高濃度のジルコニア／二酸化ケイ素を備えた疎水性表面を生得的に生成する能力を提供する。さらに、所望の用途によっては、出来上がったコーティングにさらに処理を加えて、親水的なコーティングを実現することも可能である。
【００５６】
図９は、見て分かる通り、本発明の特徴の理解を助ける説明のために示す概略図である。
図９が示すのは、最終的に得られる樹脂基板上のゾルゲル層の概略断面図である。後で説明するように、ゾルゲル溶液を適切に調合することで、ジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド粒子の濃度が様々に異なる層構造を作り出すことが可能であり、その場合、ジルコニア／二酸化ケイ素を主に含むコーティング組成を有する好適な外表面を備えることとなる。しかも、他の実施の形態では多層構造の形成において必要となる、各層の個別生成のステップは不要である。
【００５７】
上述したとおり、適切な光学透明性を備える合成樹脂基板としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂などが使用できるが、図１に示す実施の形態に関連して説明したような、その他の類似のポリマーも利用可能である。合成樹脂基板６０２は、製品に求められる具体的な最終用途に応じる形で、所望の形状に形成したり、適当な染料、紫外線吸収剤、光安定剤や他の抑制剤を含ませたりすることができる。
【００５８】
図面における合成基板６０２は、部分的に、一方の表面についてのみ、コーティングの配置が分かる形で概略的に示されている。当該基板は、調合されたゾルゲル溶液に浸す前の段階で、合成樹脂の種類に応じた形で適切に準備処理または清掃することができる。最終的に得られるゾルゲルのコーティング（または層）６０４は、おおまかに３つの領域または層に分かれるものとして図示されている。第１の外側の層６０６では、ポリシロキサンのキャリアにおけるジルコニア／二酸化ケイ素のコロイドの濃度が約７５％となっている。次の領域または層６０８では、ジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド濃度は約１０％である。そして、合成基板６０２の表面に接している残りの領域または層６１０は、ポリシロキサンのキャリア内に最終的に約１５％のジルコニア／二酸化ケイ素コロイド懸濁液を有する分散層（dispersed layering）となる。各層６０６、６０８、６１０の厚みの合計は、通常、１０ミクロン以下（例えば、３ミクロンと６ミクロンの間）とすることができるが、最終製品６００の種類に応じて、それ以外の範囲の厚みとすることも可能である。また、理解されるように、ゾルゲルコーティングについては、利用の様態や所望の最終製品に応じて、基板の全体を覆うようにすることも、基板の一方の面だけを覆うようにすることもできる。
【００５９】
図９に示す概略においては、ＺＥＴＡ電位に影響されるアノードおよびカソードのジルコニア／二酸化ケイ素のコロイドの要素が散在した形で存在する。先ず、最終的に得られるコーティング６０４は疎水性となり、磨耗や傷に耐性のある外表面を備えることになるが、この表面はジルコニア／二酸化ケイ素のコロイドを高濃度で含むため、追加のコーティングを行うステップは不要である。同様に、合成基板６０２の表面にも、科学吸収されたジルコニア／二酸化ケイ素でカソード要素層６１２が形成されることになる。当該要素層は、接着（tie bond）コーティングに相当するものを提供するため、製造手順において余分なコーティングのステップは不要となる。図９において、マイナス電荷を帯びたものとして示している円は、カソードのジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド粒子を表し、プラスの印を付けて示した円は、アノードのジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド粒子を示す。
【００６０】
特定の層または領域において同じ電荷を有するジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド粒子の濃度量は、ゾルゲルコーティングが合成基板６０２上に配置された後の、塗布後条件の調整によって制御可能である。当初、塗布された層６０４は、全体的に、荷電したジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド粒子が均等に分散した状態となるであろう。その後、粒子は、表面に引き寄せられながら移動および配向するが、この動きは、硬化前のゾルゲルコーティング内で粒子が安定状態に達するまで続く。当業者であれば理解できるように、ポリシロキサンの液体キャリアに加えられる固体のジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド前駆体の量は、ジルコニア／二酸化ケイ素粒子の濃度が安定する状態、または段階的な勾配をなす状態に対して影響を与えることになる。さらに、最終製品の設計上の特徴によっては、ジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド粒子が移動および配向を完了して最終的な安定状態に入る前に、意図的にゾルゲル層を硬化させることも可能である。こうした硬化処理は熱的に行うことが可能だが、その際は、基礎となる基板のガラス転位温度に注意する。硬化処理の手順としては、他にも、ポリシロキサン液体キャリア内にＵＶ活性剤（紫外線を用いて処理されると、ポリシロキサンの橋架け結合を促進する性質がある）を含ませる、というものがある（ただし、これに限定はされない）。
【００６１】
本発明のゾルゲルコーティングは、よく知られた従来の液体コーティング塗布法（すなわち、噴霧コーティング、浸漬コーティング、スピンコーティング、フローコーティング、さらには蒸着コーティングなどの技法）を用いて塗布することができる。車両の窓やミラーに用いられる好適な塗布方法の１つに、浸漬コーティング法を用いるものがある。この方法によれば、最終的なコーティングの厚みに対する高度な制御が実現されるが、そのためには、ゾルゲル溶液のタンクから液体状態のゾルゲルコーティングが付いた状態の基板を取り出す際の速度を制御する。そのようにすれば、表面張力や基板とゾルゲルコーティングとの間の吸引によって、所望の厚みとすることができる。その後、このプリフォーム製品は、環境管理された密閉空間の中に、所望の時間の間、静的または固定された状態で配置される。例えば、自動車産業で使用される光学製品で、厚みが３〜６ミクロンの範囲である場合、その時間長は３〜１０分とすることができる（６分が好ましい）。しかしながら、この保管期間の長さは、部品の形状や製品に特定の最終用途および設計目的に応じて変更することもできる。一般に、この閉じた環境については、通常の環境温度にあって、湿度は５０％から７０％とすべきである。この保管期間によって、コロイド懸濁液のＺＥＴＡ電位は自らを配向させることが可能となり、さらに、硬化する前に、過剰な水分や揮発性有機化合物をゾルゲルコーティングから逃がすことが可能となる。
【００６２】
所望の完成製品を実現しようとする場合でも、正確な科学的理解は必ずしも必要ではないが、本発明の方法について教示するとすれば、以下の説明が適当であろう。
公知の事実として、Van Der Waals力は、粒子間の分離距離が与えられた大きさである場合には一定であり、分散状態で平衡分離距離にある場合に最も強くなる。コロイド粒子は通常、表面にイオンを吸収する。この主吸収層が、表面に相当な表面電荷または電気ポテンシャルを生じさせ、それが、ジルコニア／二酸化ケイ素を散在させたり、層化させたりすることを容易にする場合がある。それは先ず、２つの粒子が互いに接近したときに両者の間に反発を生じさせて、ナノ粒子がくっつきあうのを防ぐ。そして、次に、ナノ粒子の近傍に対イオンを引きつけ、懸濁液の階層化構造を生じさせる。
【００６３】
静電力は、表面電位制御によって、ゼロから大きな値にまで変化させることができる。本発明では、ｐＨと磁力とを用いて、ジルコニア／二酸化ケイ素の前駆体の密度および重複を操作することができる。分散した状態を変更後のｐＨおよびゼータ電位にさらすという形でイオン強度を変えれば、それによって、ナノ粒子間の直線相関を調節することができ、あるいは、電位および濃度を階層化することができる。ゾルゲルを環境空気にさらせば、それは陰イオン電位にさらされることとなり、この表面にはジルコニア前駆体が相当量引きつけられる。そして、基板が示す陰イオン電荷の量が小さくなると、それによって、合成基板へのコーティングの接着性は高められる。
【００６４】
ゾルゲル層６０４を形成するためのゾルゲルコロイド溶液については、複数ステップの工程によって形成されるのが好ましい。コーティング用フォーミュラの３つの例として、フォーミュラＡ、Ｂ、Ｃを示す。各フォーミュラとも、制御できない熱反応に起因するゾルゲル層６０４の構成要素の早すぎる凝固やゲル化を防止できるように設計されている。よく規定した前駆体を用いれば、前駆体と最終的なコーティング素材との間に関連性を確立することができる。ゾルゲルの形成は非有機的な網構造の発展を伴い、それは、コロイド懸濁（ゾル）の形成およびゾルのゲル化によって連続した液相（ゲル）に網構造が形成される、という現象を介して生じる。これらのコロイドを合成するための前駆体は、様々な反応性リガンドに囲まれた金属要素またはメタロイド要素から成る。金属アルコキシドは、速やかに純水と化学反応する。本発明において使用される金属アルコキシドは、アルコキシシラン（例えば、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ））である。しかし、アルミン酸塩、チタン酸塩とホウ酸塩などの、他のアルコキシドも、ゾルゲル形成工程に広く使われており、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）と混合されることも多い。
【００６５】
基板６０２をコーティングするためのゾルゲルコロイド溶液の調合は、基本的な手順として３つの段階、すなわち、加水分解、アルコール凝結、そして水分凝結の３つを含む。これらの一連の段階の中に、最終的な二酸化ケイ素網構造に影響を及ぼす要因が数多くある。例えば、ｐＨ、反応の時間および温度、試薬濃度、触媒の性質および濃度、Ｈ２Ｏ／Ｓｉのモル比（Ｒ）、時効温度、そして時間などである。しかし、本ゾルゲル非有機網構造の特徴および特性には、多くの要因が関連している。それら要因は加水分解や凝結の反応速度に影響するものであり、例えば、ｐＨ、反応の温度および時間、試薬濃度、触媒の性質および濃度、Ｈ2Ｏ／Ｓｉのモル比（Ｒ）、時効の温度および時間、そして乾燥などである。上に列挙した要因のうち、ｐＨ、触媒の性質および濃度、Ｈ2Ｏ／Ｓｉのモル比（Ｒ）、そして温度については制御可能であり、それによって、ゾルゲル法による非有機的網構造の構成および特性を広い範囲にわたって変えることができる。
実際のゾルゲル重合は、３つの段階で実現される：
１．モノマーの重合によって粒子を形成する
２．粒子を成長させる
３．粒子同士をつなげて鎖に、さらには、液状媒体全体に広がる網構造とし、濃密化させてゲルとする
・フォーミュラＡ
フォーミュラＡ
準備手順：
Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）ＴＥＯＳ分子量：２０８．３３
ＳｉＯ2分子量：６０．０９
Ｚｒ（poropyloxide）4，ＴＰＴ分子量：２８４．２６
ＺｒＯ2分子量：７９．９
シリコーンテトラエトキシドは、水で部分的に加水分解される
フォーミュラＡは好適に公式化したものであり、溶液Ａ（ＴＥＯＳの部分加水分解）を溶液Ｂ（ジルコニア前駆体）と組み合わせることによって作られる。溶液Ａは、１８６.６グラムのＳｉ（ＯＥＴ）4、５３.８グラムのＳｉＯ2、そして、３２２.４グラム９５％エタノール（５％の水を含む：１６.１グラム）の混合物によって形成される。この混合物に対して、０.３グラムの濃縮ＨＣＩ（１２.５％固形分を有するもの）が加える。その後、混合物は２時間の間、エタノール沸点において還流させられ、エタノール溶剤中の水分を全て消費する。水分の完全消費を確認するために、蒸発速度のチェックを用いるべきである。その後、溶液は室温にまで冷却される。そうして、約１２.５％の水分を有する溶液Ａができあがる。
【００６６】
溶液Ｂは、ＺｒＯ2前駆体であり、最初に、３３.７グラムのＴＰＴ（トリフェニルチン）とＩＰＡを伴うＺｒＯ2、９.５グラムとを加えることによって形成される。そこから、ＥＴＯＨを非常にゆっくり加えていき、溶液Ｂを薄める。その後、溶液Ｂをゆっくり溶液Ａに加える。混合した溶液の温度は、約２、３℃上昇するであろう。継続してかき回し、室温まで冷却した後、混合溶液に２７.９グラムの０.１Ｎ ＨＣｌ水性（aqueous）を加える。そこから、溶液をおよそ３０〜４５分かき回すと、ＺｒＯ2添加ＳｉＯ2溶液として、フォーミュラＡが作られる。
・フォーミュラＢ
フォーミュラＢは、２種類の溶液を結合する形で調合される。すなわち、溶液Ｃ（ＴＭＯＳオリゴマーを水の中で完全に加水分解したもの）、溶液Ｄ（極性溶剤の中でＺｒＯ2前駆体が調合されたもの）である。溶液Ｃは、先ず２８.０グラムの０.１Ｎ ＨＣｌ水性を１００グラムのＴＭＯＳオリゴマー（ＳｉＯ2を有するもの：５３.０６グラム）に加える形で調合される。溶液は、最初は相分離しているが、およそ１０分で透明な液体に変わる。温度については、２５°Ｃを超えないように管理すべきである。溶液をかき回しながら少なくとも２２５グラムの水をゆっくり加えることで、固形分が１５％になるまで溶液を薄めれば、溶液Ｃができあがる。
【００６７】
溶液Ｄは、約１０度Ｃの温度で、２２.２グラムのＺｒＯ2を２４０mlのＤＭＡＣ（dimethylammonium acetate：ジメチルアンモニウムアセテート）に溶かす、という形で調合される。この過程の間、溶液はゆっくりと加熱する。そして、この溶液に対して、４.２グレインの水を少しずつ加えて、溶液の温度を上げないようにする。その後、溶液Ｃを溶液Ｄにゆっくり加えていき、化合させた溶液は１時間を超えない時間の間、１００°Ｃの温度で加熱し、それによってＺｒＣｌ4を完全に加水分解させる。結果として得られるゾルは、陽イオン・イオン交換体を用いることによって、親水ゾル溶液をもたらす二塩化物になる。還流が完全である場合、フォーミュラＢのアナターゼ型ＺｒＯ2溶液が生成される。
・フォーミュラＣ
フォーミュラＣは、４０mlの水の中で４００グラムのメタケイ酸ナトリウムを精製することで得られる。ｐＨについては、ＨＣＬを加えることによって１に調整する。その結果生じた混合物を、６４グラムのジルコニル塩化物を加えながら２２°Ｃでかき回すことで、反応性ゾルを生成する。この反応性ゾルを５００mlのエタノールの中で、１０分の間１８００ＲＰＨでかき回すことにより、乳状にする。続いて、４０グラムのＨＭＴＡ（ヘキサメチレンテトラミン）と４０グラムの尿素とを加えて、その結果生じる混合物を、約５０時間の間かき回す。その後、混合物を冷却し濾過してから、エタノールで洗浄する。そして、結果として生じる溶液を再分散させれば、１００％のアナターゼＺｒＯ2ベースが形成される。アナターゼＺｒＯ2ゾルゲルは透明である。
【００６８】
フォーミュラＡ、Ｂ、Ｃは各々、キャリア用流体の中に混合または分散させられ、当該流体は、通常購入可能なポリシロキサン液体媒体などであり、具体的には、Dow CorningのＳＹＬ−ＯＦＦ（Ｒ）シリーズのポリシロキサンがある。ジルコニア／二酸化ケイ素のゾルゲルをポリシロキサン液体媒体の中に分散させるには、４つの異なる形がある。すなわち、（ａ）溶液の形、（ｂ）ゾルまたはミセルの形、（ｃ）無機粒子の表面に付着させて、無機粒子を囲むシェルまたは部分シェルを形成させる形、（ｄ）（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の組合せの形、である。成分を混合しておけば、全ての成分を均一に分散させることが容易となり、必要であれば、そのための手段として、本発明の組成にソニフィケーションを受けさせる、VibraCell ７００ Wattの超音波ホーン（Sonics and Materialsから入手可能）などの設備を利用する、あるいは、剪断混合をもちいる。
【００６９】
各々のフォーミュラを、数百ミリリットルから数ガロンの量で、最大７５重量％の濃度で分散させる処理は、実際には、高速攪拌したキャリア流体の中への分散の形で実現される。前駆体の固体の好ましい割合は、約５０重量％である。表面湿潤や分散は、およそ８００〜１２００rpmの適度な速度の攪拌によって、最良の形で実現される。Eppenbach、Colframo、Arde-Barinco、Janke and Kunkel、あるいは、Lightnin' Mixersなど、従来型のオープンブレードのインペラー（ピッチマリーン、または、鋸歯プロペラ）を備えた、原動機付きミキサーが最も適している。Waringのブレンダーやローター／ステーター式ホモジナイザーのような極端な高剪断ミキサーは避けるべきである。この種のミキサーが生じさせる混合の強度で、分断（水和）重合体をせん断すると、永久に粘性が失われる結果を招く可能性がある。従来型のインペラー（プロペラやタービンなど）は、極端に高いせん断速度を加えることはない。それらを用いれば、フォーミュラの有効性を実質的に減ずることなく、長期間粘液を混合することができる。
【００７０】
ゾルゲル層６０４の厚み、結晶相、結晶粒度、そして表面の水酸基量については、上記の製造プロセスを利用して最適化する。塗布されたゾルゲルを硬化させることで、ゾルゲル層６０４を形成する。ジルコニアでコーティングされた二酸化ケイ素のゾルゲルについては、熱的に硬化させることもできるが、式に含まれる形で紫外線感応光開始剤を追加して、重合反応を開始させる、というやり方もある。放射硬化コーティングは概して、他のシステムのそれらよりも優れているからである。感光性放射硬化は短い時間で完了し、そのことが、放射硬化を特に経済的な技術としている。結果として得られる硬化ゾルゲル層６０４は、固くて耐摩耗性を備えるのに加えて、化学的要因やその他の外的要因から生じる劣化に対する耐性を有する。
【００７１】
図9に示すように、水をはじく疎水性表面状態を与えるようなコーティング方法を用いた結果、外側層６０６の表面にはカソード反応が与えられている。ただし、補助的な処理手順を用いることで、層６０６の表面の状態を、表面に水分を引きよせたり表面を濡らしたりするような親水性表面状態に変換することもできる。光学製品６００については、重量で２０％の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を有する水溶液に７２°Ｆの環境温度で３〜５分の間浸すことで、表面の極性をカソード反応からアノード反応のものへと相変化させることができる。それによって得られる光学製品は、純水で洗浄してから、乾燥させる。
【００７２】
こうしたゾルゲルコーティングの方法によれば、別々のステップに分けて配置を行わなくとも、表面コーティング層を疎水状態、親水状態のいずれかの性質とすることができる。したがって、最終製品に関する設計のオプションの幅が広がると共に、コストも下げることができる。
本実施の形態のゾルゲルコーティング方法は、合成基板を有する数多くの異なる製品に関して利用できる点が効果的である。たとえば、自動車産業においては、プラスチック樹脂の窓やプラスチック樹脂のミラーが用いられる。ただし、様々な形状のプラスチック樹脂基板もまた可能であり、その場合、基板は環境条件から保護されており、さらに、耐摩耗性の外側面を備えている。こうした合成樹脂基板に段階的な勾配を有するコーティング層を成形するゾルゲル方法は、そうした部品の生産コストを下げる点で、特に経済的である。
【００７３】
ここで図９、図１０を参照する。ゾルゲルコーティングされた光学製品の一例としてポリマー型のミラーを挙げているが、これは、各層ごとにジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド粒子の濃度が異なる、ポリシロキサンの多層段階的コーティングで覆われた合成樹脂基板７０２を有している。表面は、接着（tie bond）濃度のカソード的科学吸収ジルコニア／二酸化ケイ素を有することになる。図９に示すように、外側面は、ジルコニア／二酸化ケイ素のコロイド粒子を高濃度で有し、それによって、高い耐摩耗性を有する表面が実現される。基板７０２の後ろ側の面については、これまでに他の実施の形態に関連して説明したように、反射コーティング７０６または多層コーティングを配置することができる。最後に、バリア用コーティングまたはペンキ７０８をさらに塗布して、反射層７０６を密閉することもできる。また、認識しておくべき点として、図１０が示すのは単なる概略であり、基板７０２や各コーティング、反射層およびバリア層の寸法に関しては、正確な比率で描いてあるわけではない。
【００７４】
図１０に示すミラーのためのプリフォームまたはゾルコーティング基板を生成するためには、以下に述べる製造ステップを実施する。ここで図１１を参照する。先ず、これまでに説明したようなゾルゲル溶液を用意する。ステップ８０４において、所望の形状および構造を有する樹脂基板を、水、溶剤、あるいは、当該樹脂に適した他の物質を用いて適切に洗浄する。ステップ８０６においては、プリフォーム基板を、適切に固定したうえでゾルゲル溶液に浸す。その後、ステップ８０８において、コーティングの済んだプリフォームを、基板に付く厚みが適当なものになるように、速度を制御しながらゾルゲル溶液のタンクから取り出す。そして、ステップ８１０では、コーティングされた基板を、制御された環境に置く。そこで、水および溶媒を蒸発させて、所望の段階的な層をコーティング上に作っていくにつれ、コロイド粒子が所望の形で移動および配向させることができる。最後に、ステップ８１２において、コーティングされた基板を適切な形で硬化させる。
【００７５】
これに続いて、反射コーティングやバリア用コーティングを加えることもできる。
上述した実施の形態の各々においては、構造の異なるポリマー型ミラーが、各実施の形態ごとに別々に説明されている。しかしながら、本発明の発明者の真意としては、本文で述べた各実施の形態の個々の側面は、本文中の他の実施の形態と組み合わせることも可能である。本発明の範囲および精神から逸脱することなく、上述の好適な実施の形態にさまざまな改造や変形を施すことが可能であることは、当業者には容易に理解できるところであろう。すなわち、理解しておくべきは、特許請求の範囲が示す範囲内で、本発明は特に本文中で示したのと異なる形で実施されうる、ということである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明のポリマー型ミラーの好適な実施の形態を示す横断面図である。
【図２】本発明のポリマー型ミラーの別の好適な実施の形態を示す横断面図である。
【図３】本発明のポリマー型ミラーのさらに別の好適な実施の形態を示す横断面図である。
【図４】本発明に従って作られ、第１のコーティングを有する６枚のミラーを対象とした反射率検査の結果をグラフの形で表す図である。
【図５】本発明に従って作られ、第２のコーティングを有する６枚のミラーを対象とした反射率検査の結果をグラフの形で表す図である。
【図６】本発明に従って作られ、第３のコーティングを有する６枚のミラーを対象とした反射率検査の結果をグラフの形で表す図である。
【図７】本発明に関するポリマー型ミラーの別の好適な実施の形態を示す横断面図である。
【図８】本発明に関するポリマー型ミラーのさらに別の好適な実施の形態を示す横断面図である。
【図９】耐磨耗特性を備えるコーティング後の樹脂基板部品に関する更に別の好適な実施の形態を示す部分概略断面図である。
【図１０】ポリマー型ミラーの概略断面図である。
【図１１】プリフォーム製品を作るための製造ステップを示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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